JPH04228969A - アップシフトブレーキ - Google Patents

アップシフトブレーキ

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JPH04228969A
JPH04228969A JP3112597A JP11259791A JPH04228969A JP H04228969 A JPH04228969 A JP H04228969A JP 3112597 A JP3112597 A JP 3112597A JP 11259791 A JP11259791 A JP 11259791A JP H04228969 A JPH04228969 A JP H04228969A
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brake
stator
housing
upshift
axially
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    • F16H3/02Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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  • General Details Of Gearings (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】当該発明は機械的ギヤ変速装置の
ためのアップシフトブレーキに関するものである。
【0002】
【従来の技術・発明が解決しようとする課題】本書によ
り出願する特許請求の範囲は、米国特許法119 条に
基づき、1990年4月17日に提出された特許出願G
B900842.3に優先するものである。
【0003】変速装置の入力シャフトと連結した歯車お
よびクラッチ部品の回転速度を迅速に低下させるために
アップシフトブレーキ (「慣性式自動ブレーキ」、「
入力シャフトブレーキ」とも呼ばれる) を使用し、そ
れによりアップシフトの際に (エンジン回転速度の低
下に頼った方法に比較して) より迅速な同期を実現す
るような全自動式・半自動式・手動式の機械的ギヤ変速
装置 (すなわち、噛み合いクラッチの噛み合わせおよ
び噛み合わせ解除を用いて理想のギヤ比を得る装置) 
は、先行技術において周知のものである。
【0004】上記のような先行技術による変速装置の例
は、米国特許4,873,637 号、4,852,0
06 号、4,676,115 号、4,648,29
0 号、4,614,126 号、4,361,060
 号、3,478,851 号などに示されている。な
お、上記特許の開示は参考のため本書に添付されている
【0005】手動式変速装置においては、アップシフト
ブレーキは通常、操作者 (運転者) が制御スイッチ
によって作動させるもので、スイッチには一般に、手動
式クラッチペダルのオーバートラベルまたは押し下げに
より閉じられるオープンスイッチが用いられており、こ
のスイッチ部材により入力シャフト、歯車、常に入力シ
ャフトと連動するそれ以外のシャフトに対して直接選択
的な制動力が加えられる。通常、入力シャフトブレーキ
またはアップシフトブレーキは、入力シャフトによって
駆動される変速装置のギヤと常に噛み合った状態にある
1個のギヤを備えており、選択的に噛み合わせられる摩
擦クラッチ機構によってアップシフトブレーキのギヤが
摩擦によって変速装置のハウジングにされるようになっ
ている。また、通常、摩擦クラッチ機構の噛み合いなら
びにその解除は、液圧または空気圧により作動するピス
トン/シリンダーのアセンブリによって行われる。
【0006】先行技術によりアップライトブレーキは一
般に広く普及し、商業的な成功を納めているが、アップ
シフトブレーキのハウジングが軸および/またはトルク
の荷重に従属しており、これらの荷重には周期性がある
ため、非常にコストおよび/または重量のかさむ頑丈な
ハウジング設計が要求され、かつ/または、ハウジング
もしくはブレーキアセンブリイ疲労および/または故障
が生じる可能性があるという点で、全面的に満足できる
ものとはいえない。
【0007】
【課題を解決するための手段・作用】当該発明において
は、アップシフトブレーキのハウジングにかかる周期的
な軸および/またはトルクの荷重を減少させるような構
造のアップ祭とブレーキを採用することにより、先行技
術の欠点は克服され、あるいは最小限に抑えられている
。当該発明により、従来より小型で、取り付けがより容
易であるとともに取り付けに一層の普遍性があるブレー
キアセンブリハウジングの使用が可能になり、かつ/ま
たは、ハウジングをアルミニウム合金で鋳造することに
よりその重量を減らすことが可能になる。
【0008】以上の特徴は、 (固定された摩擦ディス
クを備えた) ステータ部材とピストン/シリンダアセ
ンブリとをスルーボルト (通しボルト) によって軸
に固定し、ハウジングから独立させ、ハウジングの端壁
にかかる周期的な軸荷重を絶縁し、あるいはこれを最小
限に抑えることによって実現される。さらに、スラータ
部材はハウジングに固く留め付けられているため、トル
クは、ハウジングとステータ部材に設けられた機械加工
による平坦な表面の連結によってではなく、主に摩擦結
合によって伝達される。表面の連結によりトルクが伝達
される場合には、製造上必要な許容誤差 (製作公差)
 により、最終的に大きな応力を伴う荷重が発生する可
能性がある。
【0009】以上に述べたところに従えば、当該発明の
目的は、アップシフトブレーキハウジングかかる軸方向
およびねじれ方向の周期的な荷重を減少し、あるいはこ
れを最小限に抑えるような、新たな改良型のアップシフ
トブレーキ構造を提供することである。
【0010】以上に示したような (あるいはそれ以外
の) 当該発明の目的と長所は、添付された図面を参照
しつつ、以下の理想的な実施例の説明を熟読することに
より明らかになるものと思われる。
【0011】
【実施例】以下の説明においては単に便宜のためだけに
使用される用語がいくつかあり、これらは限定的なもの
ではない。「上方」「下方」「右方向」「左方向」等の
言葉は、説明に該当する図中における方向を表すものと
する。「前方」「後方」の語は、それぞれ、従来通りの
方法で車両に設置された変速装置のフロントエンドとリ
アエンドを指すものとし、図4に示されている通り、変
速装置の左右の側からはやや離れている。「内側に」「
外側に」の語は、それぞれ、機器の幾何学的な中心なら
びに指定された部分に対する方向を示すものとする。 前述した便宜上使用される用語の中には、以上に示した
語の他にそれから派生する語や、それと同様の意味を持
つ語も含まれる。
【0012】図4では、入力シャフトブレーキBを使用
したタイプの単純な機械的変速装置10が略図で示され
ている。変速装置10は非同期式の単純変速装置である
が、複合変速装置においてもアップシフトブレーキを効
果的に使用することができる。以上のような変速装置の
例は、米国特許4,635,109 号、4,754,
665 号、4,432,251 号、3,105,3
95 号などに示されている。以上の特許の開示は、参
考のため本書に添付されている。
【0013】変速装置10は、先端に近い部分をベアリ
ング20によって支えられた入力シャフト18を含み、
スプライン等により回転不能な形で入力シャフトに連結
された入力ギヤ22を備えている。入力ギヤ22は主変
速部の複数のカウンターシャフト (副シャフト) を
同一速度で同期的に駆動させる。図示された実施例にお
いては、変速装置には主変速部に2ほんのカウンターシ
ャフト24,26 があり、メインシャフト(主シャフ
ト) 28の左右の側に対峙する形で配置されている。 メインシャフトは出力シャフトにつながり、入力シャフ
ト18と同軸上に配置されている。
【0014】入力シャフト18は通常、スロットル制御
のディーゼルエンジンEなどのプライムムーバ (原動
機) のみによって、通常噛み合った状態にあるマスタ
ー摩擦クラッチCの操作を経由して、一定の方向に動か
される。先行技術において知られている通り、ペダルP
を用いることにより選択的にクラッチCの噛み合わせを
解除することができる。下記に詳細を説明するが、クラ
ッチペダルPの完全な押し下げあるいはオーバートラベ
ルによって入力シャフトブレーキBを制御するスイッチ
Sが操作されるような構造になっていることが望ましい
【0015】主変速部のカウンターシャフト24,26
 は同一編成のカウンターシャフトギヤ38,40,4
2,44,46,48 を備えており、これらのギヤは
シャフトに固定され、シャフトとともに回転する。メイ
ンシャフト周辺には複数のメインシャフトギヤ36,3
8,40,42,44があって、そのうちの1個が選択
されてメインシャフト28に噛み合い、先行技術におい
て知られているごとく、クラッチカラー (クラッチ・
レリーズ・ベアリング取付用カラー) のスライドによ
り、前記シャフトにともに回転する。
【0016】メインシャフトギヤ46,48,50はメ
インシャフト28を取り囲み、それぞれが、反対側に取
り付けられた対をなすカウンターシャフトギヤ38,4
0,42と常に噛み合うようになっている。これらのギ
ヤの取り付け手段とそれがもたらす長所についての詳細
は米国特許3,105,395 および3,335,6
16 号に示されている。これらの特許の名義人は当該
発明の名義人と同一であり、これら2つの特許は参考の
ため本書に添付されている。
【0017】メインシャフトギヤ52はリバースギヤで
あり、在来型の中間アイドルギヤ (図示されていない
) によってカウンターシャフトギヤ36と常に噛み合
うようになっている。最前部にあるカウンターシャフト
ギヤ26は入力ギヤ22と常に噛み合い、入力シャフト
の回転速度に関わらずカウンターシャフト24,26 
を同期して回転させる。
【0018】主変速部のメインシャフトギヤ46,48
,50,52 、主変速部のメインシャフトギヤ36,
38,40,42 、ならびにアイドルギヤはすべて、
常に入力ギヤ22に噛み合い、入力ギヤによって駆動さ
れるようになっている。すなわち、前記のギヤは入力ギ
ヤに連動して変速装置の入力ギヤ機構を構成する。
【0019】先行技術において知られている通り、通常
、スライディングクラッチカラー56,58,60はメ
インシャフト28にスプラインで連結し、メインシャフ
トの動きに応じて軸方向の動くようになっている。スラ
イディングクラッチ56はシフトフォーク62の働きに
よって軸方向にスライドし、クラッチギヤ52をメイン
シャフトに噛み合わせる。スライディングクラッチ58
はシフトフォーク64によって軸方向にスライドし、ク
ラッチアイドルギヤ50または48をメインシャフトに
噛み合わせる。スライディングクラッチ60はシフトフ
ォーク60の働きにより軸方向にスライドし、クラッチ
ギヤ46または入力ギヤ22 (すなわち入力シャフト
18) をメインシャフトに噛み合わせる。先行技術に
おいて知られている通り、シフトフォーク60,62,
64,66 はシフトバーまたはシフトレール (図示
されていない) に接続されている。
【0020】変速装置10を3速ギヤ (ギヤ46がメ
インシャフト28に噛み合った状態) から4速ギヤ 
(入力ギヤ22がメインシャフト28に噛み合った状態
) にアップシフトする場合を例にとれば、まずギヤ4
6をメインシャフト28と噛み合った状態から外し、シ
フト移行の間メインシャフト28の回転速度を事実上一
定に保ちつつ、入力ギヤ22の回転速度を下げるように
しなければならない。入力シャフト18および入力ギヤ
22を減速させるにあたり、エンジン速度の自然な減衰
に頼るのは好ましくないため、先行技術において知られ
ている通り、アップシフトをより迅速に行うために入力
ブレーキBがしばしば用いられる。通常、アップシフト
ブレーキBを作動させるためには、マスタークラッチペ
ダルPを、入力シャフトブレーキBを作動させるスイッ
チが接続されるまで完全に押し下げ、変速装置の入力ギ
ヤ機構の回転速度をより迅速に低下させる。図示した例
においては、カウンターシャフト26に取り付けられた
カウンターシャフトギヤ40が常に入力シャフトブレー
キギヤ68と噛み合うようになっており、入力シャフト
ブレーキBを用いて入力シャフトギヤ68を摩擦により
選択的に減速させ、変速装置10の入力ギヤ機構の回転
速度をより迅速に落として、アップシフトのための同期
をより迅速に行う。
【0021】先行技術による典型的なアップシフトブレ
ーキ70を示したものが図3である。アップシフトブレ
ーキまたは入力シャフトブレーキ70には補助ハウジン
グ72が含まれている。この補助ハウジングは変速装置
10のハウジングに取り付けられることもある。ステー
タ部材74は機械加工された表面78,80 を有する
固定部品76によってハウジング72に回転不能な形で
固定され、前記の表面がそれぞれステータ部材とハウジ
ングの持つ平坦な面と相互作用を行うようになっている
。ステータ部材と固定部品をハウジング72のボア88
の内部に同軸上に保持するため、1個のボルト95が用
いられている。1個のタブワッシャ90とボルト86の
ヘッド部との相互作用により、ボルトはステータおよび
ハウジングに対して回転不能な形で固定される。
【0022】アップシフトブレーキギヤ68は、ボール
ベアリング92によってステータに回転可能な形で支持
される。ボールベアリングは、ステータの形成するショ
ルダー (肩) 94と、ハウジング72の左側の内壁
面とベアリングの間に配置されたスペーサ96との間に
、軸に沿って配置される。入力シャフトギヤ68には、
内側に延びた環状のスリーブ98に設置された、放射状
に内側に延びた複数の摩擦ディスクがあって、摩擦ディ
スクは放射状に外側方向に延びたステータ94のクラッ
チディスク102 と互いに噛み合って、選択的に噛み
合わせ可能なクラッチディスク機構104 をなしてい
る。
【0023】摩擦クラッチディスク機構104 の噛み
合わせを選択的に達成または解除するために、与圧流体
を用いたピストン/シリンダのアセンブリ106 が設
置されている。ピストン/シリンダアセンブリ106 
には、ネジ山を備えた留め金具112 によってハウジ
ングの右側の端壁110 に軸方向に固定された中央サ
ポート部材108 、環状部材108 によって軸方向
に固定されたピストン部材114 、固定されたピスト
ン部材114 によって支えられた軸方向の運動が可能
なシリンダ部材が含まれている。シリンダ部材は、戻り
スプリング118 によって軸に沿って右方向にバイア
スされ、クラッチディスク機構に軸方向の圧力を加える
ための接合面120 を備えている。サポート部材10
8 は、ハウジング72の液体通路と連結して液体通路
122 を形成する。
【0024】既に知られている通り、アップシフトブレ
ーキまたは入力シャフトブレーキ70は通常、戻りスプ
リング118 が軸に沿って右方向にシリンダ部材11
6 をバイアスしているときには噛み合っていない状態
にある。ブレーキ70を噛み合わせるには、通路122
 および124 を経由して与圧流体を導入し、それに
よってシリンダ部材116 を軸に沿って左方向に移動
指せ、クラッチディスク機構104 を噛み合わせ、ギ
ヤ68および変速装置10の入力ギヤ機構に対して摩擦
による抵抗を加える。当然のことながら、チャンバ12
6 内で与圧がなされると、アップシフトブレーキハウ
ジング72の左右の端壁110 および128 に軸方
向の分離力がかかり、ハウジング72にかかる軸方向の
荷重が周期性を持つため、非常にコストおよび/または
重量のかさむ頑丈なハウジング設計が要求され、かつ 
(または) ハウジングの疲労や故障を生じる可能性が
ある。そのうえ、入力ブレーキ70が作動すると、クラ
ッチディスク102 のトルクが機械加工された平坦な
表面78,80,82,84 の反作用によってハウジ
ング72に伝えられ、ステータ部材74にトルクが加え
られる。製作公差と機械加工された平坦な表面の間の隙
間があるため、最終的な荷重が発生し、それぞれの平坦
な表面に大きな応力が及ぶ可能性がある。
【0025】当該発明に従って改良されたアップシフト
ブレーキまたは入力シャフトブレーキ130 は図1お
よび2に示されている。上述した先行技術によるアップ
シフトブレーキ70と同様、当該発明によるアップシフ
トブレーキ130 にもアップシフトブレーキギヤ68
があって常に変速装置の入力ギヤ機構と噛み合うように
なっており、かつ、変速装置10のハウジングに設置す
ることのできるハウジングが含まれている。
【0026】アップシフトブレーキ132 の左右の端
壁134 および136 はカンチレバー (片持ちば
り) 型になっている。ステータ部材138 は、複数
の通しボルト140 により、軸方向に回転不能な形で
ハウジング左側の端壁136 に固定されている。アッ
プシフトブレーキギヤ68は、ローラベアリング142
 などのベアリングによって回転可能な形でステータ1
38 の外径面上に支持され、ベアリングはステータの
形成するショルダー144 とハウジング132 の左
側の端壁とベアリング142 との間に配置されたスペ
ーサーとの間に軸方向に配置されている。アップシフト
ブレーキギヤ68には、内側に延びた環状のスリーブ9
8に設置された、放射状に内側に延びた複数の摩擦ディ
スクがあって、摩擦ディスクは放射状に外側方向に延び
たステータ94のクラッチディスク102 と互いに噛
み合って、選択的に噛み合わせ可能なクラッチディスク
機構104 をなしている。
【0027】摩擦クラッチディスク機構104 の噛み
合わせを選択的に達成または解除するために、与圧流体
を用いたピストン/シリンダのアセンブリ148 が設
置されている。中央サポート部材150 はハウジング
132 の右側の端壁134 に設けられた大型の貫通
ボア152 によって受け止められ、中央サポート部材
152 に取り付けられたボルト部材154 によって
ステータ部材138 の軸に沿って内側の接面に隣接し
た位置に保たれる。ボルト部材154 はボア156 
を通って軸方向に延び、ステータ部材のネジ山つきのボ
ア158 に入り込んでいる。軸に沿って固定されたピ
ストン部材160 は、中央サポート部材の直径が小さ
くなっている部分の上に支えられ、中央サポート部材1
50 の構成するショルダー162 によって軸方向に
保持されている。軸方向に移動可能なシリンダ部材16
4 は、中央サポート部材150 と軸に沿って固定さ
れたピストン部材160 とによって支持され、ピスト
ンとサポート部材との結合により、選択的な与圧および
減圧が行われる空洞166 が形成される。シリンダ部
材164 には、チャンバ166 において選択的に与
圧が行われた際にクラッチディスク機構104 に軸方
向の圧力を加える接合面168 がある。シリンダ部材
を軸に沿って右方向にバイアスし、クラッチディスク機
構との噛み合わせを解除させるために、戻りスプリング
170 が取り付けられている。
【0028】ハウジングの端壁134 には与圧流体の
供給源に接続するフィッティング (管継手) があり
、内部サポート部材150 に設けられた通路176 
に連絡する通路174 を形成している。通路176 
は大きな内径を持つボア156 に直結し、ボアは放射
状に外側方向に延びる別の通路178 に接続している
。通路178 は選択的な与圧が行われるチャンバ16
6 との間で液体の流通させるようになっている。ボア
156 の内径とサポート部材150 の内径はボルト
154 の外径よりも大きくなっていることが重要であ
る。これにより、ボルト15がボア156 の内側に入
り込んでいる場合にも、サポート部材150 の内部に
ある放射状に外側に延びた通路176 と178 との
間で液体の流通が可能になる。
【0029】通しボルト154 を用いて、中央サポー
ト部材150 を軸に沿ってステータ部材138 に固
定することにより、軸方向の分離力はスローボルトによ
って事実上吸収され、ハウジング134 のカンチレバ
ー型端壁には応力による屈曲が生じない。さらに、ステ
ータ部材138 をハウジング132 に固定させるた
めに用いられている4本の戻り止めネジ140 は、主
としてステータのシャフト汗んと端壁136 との間に
生じる摩擦の作用によって、ハウジングに対するステー
タシャフトの回転運動を妨げるように設計されている。 この場合の摩擦は、ステータ部材のアセンブリと端壁と
の間の相対的な回転運動に全面的に抵抗するものである
ため、ネジにかかる荷重は回転の影響を受けず、疲労や
故障が起こらない。
【0030】従って、ブレーキのハウジングのほぼカン
チレバーをなす端壁にかかる軸方向の荷重およびトルク
による荷重を最小限に抑える改良型のアップシフトブレ
ーキ構造が提供され、比較的小型でより軽量な (すな
わち頑丈でない) ハウジング構造を採用することが可
能になる。
【0031】以上、当該発明の理想的な実施態様を例を
挙げてある程度詳しく説明したが、本書に添付されてい
る特許請求範囲に示した当該発明の範囲を逸脱すること
なく、当該発明の部分的修正および/または構成の変更
を行うことも可能であると理解されたい。
【0032】
【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、軸
方向に固定されたステータとピストン/シリンダアセン
ブリにより、アップシフトブレーキハウジングのカンチ
レバー型の端壁に周期的に加えられる軸方向の荷重およ
び応力を容易に抑制できる。したがって軸および/また
はトルクの荷重に従属したアップシフトブレーキのハウ
ジングの構成の簡素化が容易に図れることから、コスト
ダウンを図ると同時にブレーキアセンブリイ疲労および
/または故障を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるアップシフトブレーキの一部断面
図である。
【図2】図1に示したアップシフトブレーキの平面図で
ある。
【図3】従来例を示した平面図である。
【図4】アップシフトブレーキを使用した機械的変速装
置のシステムの略図である。
【符号の説明】
10…変速装置 18,26,36,38,40,42,44…入力ギヤ
機構68…回転部材,ギヤ H…ハウジング 100 …第一ディスク 102 …第二ディスク部材 104 …摩擦クラッチディスク機構 132 …ブレーキハウジング 134,136 …平行端壁 138 …ステータ部材 148 …流体利用式シリンダ/ピストンアセンブリ1
50 …サポート部材 152 …ボア 154 …固定手段,通しボルト

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  入力ギヤ機構 (18,26,36,
    38,40,42,44) およびハウジング (H)
     を備え、軸に沿ってほぼ平行をなすように間隔を空け
    て基底部から延びる1対の端壁 (134,136)に
    よって形成されるブレーキハウジング (132)、前
    記端壁 (134,136)のいずれかによって回転可
    能に支持され変速装置 (10) の入力ギヤ機構と連
    動する回転部材 (68) 、前記ブレーキハウジング
    に回転不能に取り付けられたステータ部材 (138)
    、前記回転部材に固定された少なくとも1枚の第一ディ
    スク (100)と前記ステータに回転不能に固定され
    た少なくとも1枚のの第二ディスク部材 (102)と
    を備えた摩擦クラッチディスク機構 (104)および
    前記ブレーキが噛み合っていない状態に対応する軸方向
    に収縮した第一の位置とブレーキが噛み合った状態に対
    応する軸方向に拡張した第二の位置とを有し前記ブレー
    キハウジングに対して軸方向に固定されたリアクション
    部材を備えた流体利用式シリンダ/ピストンアセンブリ
     (148)を含み、前記軸方向に固定されたリアクシ
    ョン部材に前記ステータ部材を固定する固定手段 (1
    54)を設けたことを特徴とする機械的ギヤ変速装置 
    (10) のためのアップシフトブレーキ。
  2. 【請求項2】  ハウジングに対して軸方向に移動可能
    、かつ、リアクション部材に対しては軸方向に固定され
    、概してステータ部材と同軸上に配置されるサポート部
    材 (150)がシリンダ/ピストンアセンブリに含ま
    れ、前記サポート部材を前記ステータ部材に固定する通
    しボルト (154)が前記固定手段に含まれることを
    特徴とする請求項1に記載のアップシフトブレーキ。
  3. 【請求項3】  ステータ部材に軸に沿って固定され、
    かつ、回転可能に支持され、常に変速装置の入力ギヤ機
    構に属するギヤのいずれかひとつと噛み合う1個のギヤ
     (68) が回転部材に含まれることを特徴とする請
    求項2に記載のアップシフトブレーキ。
  4. 【請求項4】  端壁のうちのひとつ (136)に対
    して軸方向に固定されるステータが設けられていること
    を特徴とする請求項3に記載のアップシフトブレーキ。
  5. 【請求項5】  軸方向の予荷重が加えられて端壁と摩
    擦により接合されるステータ設けられていることを特徴
    とする請求項4に記載のアップシフトブレーキ。
  6. 【請求項6】  ステータに予荷重を加え、端壁と摩擦
    により接合させるための複数の戻り止めネジが配置され
    ていることを特徴とする請求項4に記載のアップシフト
    ブレーキ。
  7. 【請求項7】  概して基底部に取り付けられたカンチ
    レバーをなしている端壁が設けられていることを特徴と
    する請求項1に記載のアップシフトブレーキ。
  8. 【請求項8】  他方の端壁を貫通するボア (152
    )内部に支えられ前記端壁に対して軸方向および回転方
    向に運動する環状部分がサポート部材に含まれることを
    特徴とする請求項7に記載のアップシフトブレーキ。
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